Appareil à contrôler la conductibilité 44535.00

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Appareil à contrôler la conductibilité
44535.00
Mode d’emploi
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1. APPLICATION ET DESCRIPTION
L’appareil à contrôler la conductibilité 44535.00 sert à comparer les conductibilités de solutions d’électrolytes. Ainsi
peut-on, par exemple, comparer la dépendance entre la
conductibilité électrolytique et la concentration ou la
température, ainsi que les conductibilités de solutions équinormales de différents électrolytes. La variation de la conductibilité au cours d’une expérience permet de déduire indirectement le déroulement de réactions chimiques.
L’élément principal de l’appareil à contrôler la conductibilité
est une petite cellule électrolytique 1 à géométrie constante:
deux fils de platine parallèles, distants de 2,5 mm et sertis
par fusion dans un cadre de verre, servent d’électrodes libres. Cet assemblage se trouve à l’extrémité d’une tige de
verre 2.
Deux fils de cuivre isolés à l’intérieur de la tige assurent le
raccord entre les électrodes et les fiches de 4 mm situées
au bout du câble de raccord 4 sortant du manche 3. La
gaine 5 protège l’appareil à contrôler la conductibilité lorsque ce dernier n’est pas utilisé.
2. PRINCIPE DE MESURE
La résistance électrique R = U/I d’un volume d’électrolyte
cylindrique, parcouru par un courant électrique dans le sens
de l’axe du cylindre, est donnée, comme c’est le cas pour
les conducteurs métalliques, par la relation suivante:
R = kρ,
(1)
avec
k = l/q
(2),
ρ étant la résistivité, l la longueur et q la section du volume
d’électrolyte. Le facteur k, déterminé par la géométrie de la
cellule, est appelé constante cellulaire.
Il est usuel, dans le cas des électrolytes, de travailler avec
les valeurs inverses de R et de ρ, c.-à-d. avec la conduc-
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tance G = 1/R et la conductivité κ = 1/ρ. L’équation (1) devient alors:
κ = kG, avec G = I/U
(3)
L’équation (3) est également valable pour les cellules de
toutes formes, pour lesquelles la constante k ne peut plus
être calculée aussi facilement à partir de la géométrie cellulaire comme c’est le cas pour l’équation (2).
Cependant, la comparaison de conductibilités, pour laquelle l’appareil est conçu, ne nécessite pas la connaissance de k.*
Afin de supprimer le plus possible les tensions de polarisation aux électrodes, qui faussent les résultats de mesure, il
faut effectuer les mesures de conductibilité sous courant alternatif. Il sera généralement suffisant d’utiliser du courant
alternatif technique (50 Hz) fourni par un transformateur
basse tension.
3. UTILISATION
3.1 Avertissements
Lors des mesures de conductibilité effectuées sur des solutions contenant des ions de chlore (acide chlorhydrique
HCl, sel de cuisine NaCl, etc.), il se forme du chlore gazeux
(chlore en statu nascendi) qui attaque un peu le platine dont
sont faites les électrodes. Pour cette raison, lors de mesures de conductibilité en milieux contenant des ions de
chlore, il est recommandé de n’utiliser que des tensions de
mesure basses ( 2 V~) et de limiter la durée des mesures
* Si la connaissance de k était nécessaire pour une raison particulière, ce
facteur devra être déterminé empiriquement au moyen de mesures effectuées sur un électrolyte de conductibilité connue, pour l’appareil de contrôle
de la conductibilité utilisé. Une solution de KCl, ayant par exemple une conductibilité de 0,0147 Ω-1m-1 pour une concentration molaire de 0,001 à
25 °C, est adaptée à cette fin.
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Fig. 2: L’appareil à contrôler la conductibilité dans le dispositif de mesure de la conductibilité d’un électrolyte
au temps strictement nécessaire, afin de ménager les électrodes.
La gaine doit être retirée de l’appareil à contrôler la conductibilité dans le sens de l’axe, jusqu’à ce que la cellule
électrolytique située à l’extrémité de la tige soit complètement libérée. Une déflection prématurée de la gaine peut
briser la tige de verre.
3.2 Dispositif
L’appareil à contrôler la conductibilité est fixé sur un support, comme indiqué en fig. 2. S’il était nécessaire de faire
passer l’appareil à contrôler la conductibilité par un trou
dans un bouchon de caoutchouc (par exemple pour des essais chimiques), il est recommandé d’enduire le trou de glycérine ou de paraffine, afin d’éviter que la tige de verre ne
se brise. Veuillez tenir compte du fait que la conductibilité
électrolytique dépend de la température; elle augmente en
général avec la température.
Avant d’immerger l’appareil à contrôler la conductibilité
dans l’électrolyte examiné, il faut le rincer à l’eau distillée.
Dans le cas de mesures consécutives dans diverses solutions, ceci ne doit en aucun cas être oublié avant chaque
changement d’électrolyte.
3.3 Réalisation de l’expérience
A cette fin, l’appareil à contrôler la conductibilité est à introduire dans un circuit de courant alternatif, la tension U appliquée et l’intensité de courant I résultante devant être mesurées (cf. fig. 3).
Le bloc d’alimentation 13500.93 est une source de tension
adéquate. Pour des raisons de sécurité, il est formellement interdit de travailler avec la tension du réseau,
même en utilisant un diviseur de tension.
Les plages de mesure de courant et de tension seront adaptées aux conditions expérimentales. Il est généralement
recommandé de travailler avec des intensités de courant I
< 10 mA, afin d’éviter des dégagements gazeux trop forts
aux électrodes.
Le quotient I/U sera déterminé en tant que mesure de la
conductivité κ : κ ~ I/U.
Si le tension U ne change pas aux cours d`experiment, on
pent simplificé: κ ~ I
Pour les mesures plus précises, il faut au besoin tenir
également compte de la chute de tension sur
l’ampèremètre. Il faut également attirer l’attention sur le fait
que les procédés de dissolution ou de dilution sont accompagnés de changements de température importants, ce qui
doit être tenu en compte pour les mesures de conductibilité.
Afin d’assurer le mélange complet de l’électrolyte, aussi durant les essais, le récipient électrolytique utilisé peut être
équipé d’un agitateur magnétique.
3.4 Entretien
A la fin des expériences, l’appareil à contrôler la conductibilité sera toujours soigneusement nettoyé et pourvu de sa
gaine de protection avant d’être rangé.
4. LISTE DES MATERIAUX
Multimètre de démonstration
analogique ADM 2
Bloc d’alimentation universel
13820.00
13500.93
Fig. 3: Circuit permettant la mesure de la conductibilité au moyen de l’appareil à contrôler la conductibilité. Au besoin, la tension peut être
appliquée au moyen d’un rhéostat supplémentaire utilisé comme diviseur de tension.
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